电感增加磁芯之后电感量为什么增大了?

描述

1、先说一下什么是磁畴

磁畴(Magnetic Domain):是指磁性材料内部存在一个个小区域,每个区域内部包含大量原子,这些原子就像一个个小磁铁,但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同,这些小区域叫做磁畴。磁性材料内部有很多磁畴,磁畴的磁矩方向各不相同,乱序排放,结果相互抵消,矢量和为零,换句话说这种磁性材料并不对外显示磁性。如下图所示:

磁性材料

当磁性材料被磁化以后,磁性物质内部的磁畴规律排列,磁性材料对外显示磁性。我们常见的磁铁内部的磁畴规律排列,整体表现具有磁性。

磁性材料

2、电感增加磁芯之后电感量为什么增大了?

没有磁芯的通电螺线管,会在螺线管周围形成一定磁场强度H(Magnetic field intensity)的磁场,如下所示,根据右手定则可以知道磁场方向。当我们增大螺线管电流,磁场强度增大,减小电流磁场强度减小。
 

磁性材料

如果向此通电螺线管中插入磁芯,磁芯本身没有磁性,磁芯插入后内部的磁畴迅速被磁化,部分磁畴规律排列,磁芯表现出一定的磁场强度M。两个磁场之和我们称之为磁感应强度B(magnetic flux intesity)如下图所示,电感等于磁通量除以电流,磁感性强度增加了,磁通量增加了,电感量就增加了。

磁性材料

3、什么是磁场强度和磁感应强度

磁场强度:在物理上没有实际意义,是科学家们最开始研究磁学的一个假设,表征一定距离下的磁针感受的力学强度,它的单位是安培/米。这里可以理解为通电螺线管产生的磁场,和磁芯产生的磁场没有关系。

磁感应强度:磁场内的磁芯中的磁畴除了受到磁场强度H的作用之外,还受到内部的磁化磁场M的作用,磁感应强度B就是磁场H和磁场M的总和。在磁芯内部 B=μ0(H+M),μ0为真空的磁导率。因此磁感应强度才是真正的“磁场强度”。

4、磁滞回线

磁性材料

以上就是大家经常见到的磁滞回线图,横坐标磁场强度H,纵坐标磁感应强度B,上面讲了H是单一通电螺线管产生的磁场,B是通电螺线管产生的磁场和磁芯磁化产生的磁场总强度。如果最开始磁芯处于磁中性,对外不显现磁性,当螺线管中通电以后,随着电流增大,磁感性强度B沿着虚线1逐渐上升至M点,达到M点时,磁芯内部的磁畴基本上全部磁化,即使再增大电流,磁感应强度也不会明显增大了,也就是电感饱和了。当电流逐渐减小至0,也就是H减小到0后,磁芯内部的磁畴不能全部归位,少量磁畴仍然规律排列,磁芯呈现弱磁性,即为磁滞现象,剩余的磁场强度称之为Br。当电流反向增大,磁感应强度归零,此时反向磁场强度-Hc称为矫顽力,继续反向增大H,会沿着曲线3逐渐到达N点,这时候H反向减小,磁感应强度沿着曲线4到达-Br,仍然有磁滞现象,再增大正向H,到达Hc点磁感应强度归零,最后到达M点。形成一个完整的磁滞回线。

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